极化康普顿散射与布雷特-惠勒对产生级联
高能物理 - 唯象学
2023-11-07 v2
摘要
级联康普顿散射与布雷特-惠勒（BW）过程在高能天体物理源与激光驱动量子电动力学（QED）等离子体中起着基础作用。透彻理解这些级联过程中的偏振转移，对于阐明高能宇宙伽马射线与激光驱动 QED 等离子体的偏振机制至关重要。在本研究中，我们采用解析截面计算与蒙特卡洛（MC）数值模拟，研究电子种子逆康普顿散射（ICS）与 BW 过程级联中的偏振转移。理论分析表明，由于螺旋度转移，背景光子的偏振可在第一代级联中有效转移到末态粒子。通过涉及极化背景光子与非极化种子电子的 MC 模拟，我们揭示了由 ICS 与 BW 对产生级联过程产生的粒子能量相关的特征偏振曲线。我们的结果表明，来自 ICS 的第一代光子呈现未衰减的阶梯状偏振曲线，不同于第一代电子的线性衰减曲线。有趣的是，在第二代级联中，借助具有波动偏振曲线的极化第一代 BW 对，该偏振曲线趋势可发生反转。由于第二代光子能量降至 BW 过程阈值以下，级联以产生第二代 BW 对告终。我们的发现为康普顿散射与 BW 过程的级联提供了关键见解，显著促进了对实验室环境中激光驱动 QED 等离子体产生以及高能天体物理研究的理解与进一步探索。
引用
@article{arxiv.2307.16401,
title = {Cascade of polarized Compton scattering and Breit-Wheeler pair production},
author = {Qian Zhao and Ting Sun and Kun Xue and Feng Wan and Jian-Xing Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.16401},
year = {2023}
}